兩位量子通信先驅(qū)斬獲圖靈獎 量子信息科學獲最高認可。量子信息科學領域的兩位科學家查爾斯·貝內(nèi)特和吉爾·布拉薩德獲得2025年圖靈獎，這是量子信息理論首次獲得計算機科學界的最高認可。美國計算機協(xié)會表示，在長達四十余年的時間里，貝內(nèi)特和布拉薩德的合作彌合了物理學和計算機科學這兩個原本截然不同的學科之間的鴻溝。

貝內(nèi)特是IBM的量子信息科學家，而布拉薩德是加拿大蒙特利爾大學的密碼學家。他們因在建立量子信息科學基礎以及變革安全通信與計算方面發(fā)揮的關鍵作用而獲獎。ACM 圖靈獎被譽為“計算機領域的諾貝爾獎”，獎金100萬美元，由谷歌公司贊助。

貝內(nèi)特和布拉薩德被廣泛認為是量子信息科學的創(chuàng)始人，他們提出了人類歷史上第一個量子密鑰分發(fā)協(xié)議——BB84協(xié)議。這一理論證明了量子力學可以用于保護信息安全，是信息時代最重要的突破之一。此外，他們的研究還為量子隱形傳態(tài)和量子網(wǎng)絡構建奠定了堅實的基礎。

量子信息科學將量子力學現(xiàn)象視為處理和傳輸信息的資源，而不僅僅是物質(zhì)的屬性。此次圖靈獎授予貝內(nèi)特和布拉薩德，標志著量子信息理論首次獲得計算機科學界的最高認可。

傳統(tǒng)加密方法主要利用數(shù)學上的復雜性來提升安全性，但隨著算力的提升，甚至量子計算機的出現(xiàn)，這類系統(tǒng)可能被輕松破解。BB84協(xié)議則提供了一條完全不同的道路。它利用量子力學的基本定律，使通信雙方能夠有效察覺任何竊聽行為，從而實現(xiàn)具備信息論安全的密鑰分發(fā)。換句話說，只要量子力學沒有失效，即使竊聽者擁有無限算力，協(xié)議依然能在理論上保證密鑰安全。

BB84協(xié)議巧妙地利用了不可克隆定理和量子態(tài)的測量會擾動系統(tǒng)這兩個性質(zhì)。前者告訴我們，未知的量子態(tài)無法被完美復制；后者則表明，任何試圖觀測或測量量子系統(tǒng)的行為，都會不可避免地破壞它原本的狀態(tài)。

在實際通信中，按照BB84協(xié)議的設定，發(fā)送方（Alice）會將密碼信息編碼在單個光子上，并隨機切換不同的“濾鏡”進行發(fā)送。接收方（Bob）也只能隨機挑選“濾鏡”進行測量接收。如果在通信中途，潛伏的竊聽者（Eve）試圖強行攔截并測量光子，她的觀測行為必然會觸發(fā)“測量即擾動”效應，從而在通信數(shù)據(jù)中留下不可磨滅的錯誤痕跡。事后，Alice和Bob只需核對一小部分數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤率異常飆升，就能立刻察覺竊聽并切斷通信。

BB84協(xié)議的思想火花源于斯蒂芬·維斯納提出的量子貨幣概念，利用量子態(tài)的不可復制性來制造無法偽造的鈔票。Bennett在一次會議期間向Brassard講述了這個想法，兩人隨后展開合作，并于1984年發(fā)表了“BB84 協(xié)議”。

這篇論文最初并未引起廣泛關注，許多人認為量子力學距離實際通信系統(tǒng)太遙遠。然而，Bennett和Brassard并沒有放棄。1989年，他們的團隊做出了一個由閃光燈和感光器組成的原型機，在32.5厘米距離上完成了人類歷史上首個量子保密傳輸演示。盡管只是一個初步的實驗，但這32.5厘米卻成了量子通信走向現(xiàn)實的第一步。

除了開創(chuàng)密碼學領域，Bennett與Brassard的工作還重塑了計算機科學的理論基礎。1993年，二人與合作者共同提出了量子隱形傳態(tài)協(xié)議，證明了借助量子糾纏與經(jīng)典通信的配合，可以在相距遙遠的粒子之間“轉(zhuǎn)移”一個未知的量子態(tài)。1996年，他們又提出了糾纏提純的概念，展示了如何將易受環(huán)境噪聲干擾的、不完美的糾纏轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的糾纏。這些工作為構建量子網(wǎng)絡，以及最終實現(xiàn)跨越全球傳輸量子信息的量子互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎。

中國科學家通過“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星實現(xiàn)了上千公里的洲際量子密鑰分發(fā)，將量子通信距離擴展到上千公里，并通過京滬干線構建起了天地一體的量子通信網(wǎng)絡。如今，量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)已經(jīng)進入商業(yè)化階段，并被部署在金融網(wǎng)絡、政府通信等關鍵領域中。

美國計算機協(xié)會高度評價了Bennett和Brassard的工作，認為他們在長達四十余年的時間里緊密合作，彌合了物理學和計算機科學之間的鴻溝。他們的研究成果廣泛且深遠地影響了密碼學、算法設計、計算復雜性等多個領域。兩位科學家曾榮獲沃爾夫物理學獎、基礎物理學突破獎、墨子量子獎等多項國際獎項。

查爾斯·貝內(nèi)特現(xiàn)為IBM研究中心研究員，長期從事量子信息、計算物理和信息論的研究。他獲得了多項國際獎項，包括蘭克獎、哈維獎、狄拉克獎等。吉爾·布拉薩德現(xiàn)任加拿大蒙特利爾大學計算機科學教授，長期開展密碼學、量子信息和量子通信理論研究。他也獲得了多項國際獎項，如瑪麗-維克托林獎、國際密碼學研究協(xié)會獎等。